锰基脱硝催化剂SO2中毒机理研究

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选择性催化还原技术(NH3-SCR)是被认为目前除去固定源烟气应用最广泛的技术。催化剂是该技术的核心,然而在高温条件下商用催化剂易受到粉尘和高浓度SO2的影响,所以低温SCR技术引起了广泛的关注。但是低温SCR催化剂对低浓度的SO2十分敏感,易造成催化剂的中毒而失活。针对此问题本文以Mn基低温SCR催化剂为研究对象,探究由SO2引起的中毒机理。本文以氧化锰负载的凹凸棒石(Mn8/PG)催化剂为对象,探讨了SO2在无氨条件下对催化剂SCR活性的影响,提出了SO2引起催化剂失活的机理。通过元素分析(EA),比表面积和孔径测定(BET),X射线衍射(XRD)和程序升温还原(TPR)等表征催化剂。发现MnOx/PG催化剂在没有氨的情况下被SO2严重毒化,该结果显然与硫酸铵的形成是SCR催化剂失活的主要原因相违背。进一步发现失活催化剂的SCR活性在通过简单水洗处理涤后完全恢复,洗涤后催化剂或液体的分析结果表明,催化剂的金属损失可以忽略不计,这意味着可以忽略可溶性MnSO4的形成。另一方面,检测洗涤后的滤液为酸性,pH为5.30。基于这些结果,本研究提出了一种合理的SO2失活MnOx/PG催化剂的机理。气态SO2易于在催化剂的活性表面上氧化成SO3,导致形成多硫酸,包裹活性组分并阻塞催化剂的微孔。换句话说,MnOx/PG催化剂的失活最初是由多硫化物的形成引起的,而不是后来发生的硫酸铵的沉积。在SCR过程中,发现NH3和NO的吸附被显着抑制,这意味着发生了孔堵塞。在此基础上以锰钒钨钛(Mn5-V-W/TiO2)催化剂为对象,运用同样的方法探究了SO2在无氨条件下对催化剂的影响以及简单水洗再生对催化剂活性恢复的影响。基于一系列同步的表征得出与Mn8/PG相符的结论,即引起催化剂失活的主要原因是由于多聚硫酸的堵塞孔道,抑制了NH3和NO的吸附,从而影响SCR活性。最后,本文研究了无载体催化剂MnO2受SO2的影响以及MnO2对SO2的氧化率的影响,以此模拟Mn基催化剂活性组分受SO2的影响。
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